Химический состав клетки. Неорганические вещества клетки

1.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ
КЛЕТКИ

2.

Неорганические вещества
клетки

3.

• В природе различают
органические и
неорганические
вещества

4.

• Тела природы состоят из
элементарных химических веществ,
классификация, которых дана в
периодической
системе Менделеева.
• Других элементов в природе во
Вселенной не существует, например
Солнце состоит из гелия. (ядерн. рция)

5.

• Вернадский В. И. разделил вещество
на живое и неживое (косное).
• Живое есть только на планете Земля и
то по сравнению с Вселенскими
размерами в очень малом, мизерном
количестве.
• Ноосфера – МЫСЛЯЩАЯ ОБОЛОЧКА
ЗЕМЛИ

6.

Элементарный химический
состав живого вещества, клетки
• Неизвестных, на Земле и в космосе веществ, в
клетке не обнаружено.
• Из 112 химических элементов в клетке обнаружено 60.
• Из них 24 (27) называются биогенными веществами,
то есть выполняют в клетке, какую либо функцию.
• Остальные видимо попали в организм случайно с
пищей, водой, вдыхаемым воздухом.
• Элементарные химические вещества в организме
делят на макроэлементы,
микроэлементы,
ультрамикроэлементы

7.

Элементарный химический
состав клетки
• Макроэлементы 99,9 % составляют от всех
веществ 95-98% Н, О, С, N -- так
называемые органогенные вещества
Н – более 10%
О – 65-75%
С – 15-20%
N – 1,5 –3 %
1,9% остальные К, Са, Nа, F, Cl, Fe, S,
Mg в клетке их десятые и сотые доли
процента.

8.

• Микроэлементы – 0,1%
В, Вr, Со, Си, Мо, Zi, Wа,
бор, бром, кобальт, медь, молибден, цинк,
ванадий, йод
J,
• В клетке они представлены тысячными и миллионными
долями процента
• Они входят в состав ферментов, гормоном и
других активных веществ
• Ультрамикроэлементы
U, Ra, Аu, Hg, Ве, Cs, Sе
уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен
• Их концентрация в клетке более миллионной доли
процента

9.

Различия в химическом составе между живым
и косным веществом,
между живой и неживой природой
.
• На атомарном уровне различий между живым
и косным веществом, между живой и не
живой природой нет.
• Элементарный состав организмов и среды, в
которой они обитают различен.
• Кремния в почве -33%
• Кислорода в почве 50%
• В растениях кремния – 0,15%
• В растениях кислорода - 70%

10.

Некоторые организмы способны
избирательно концентрировать в своих телах
некоторые химические элементы
Например:
• Водород (Н) - водоросли
• Радий
(Rа) - ряска
• Литий
(Li) - лютик
• Кремний (Si) - злаки, диатомовые
водоросли
• Медь
(Си) - моллюски и ракообразные
• Железо (Fе) - позвоночные

11.

Неорганические вещества, входящие
в состав клетки.
Содержание химических элементов в теле человека:
таблица
- Назовите химические элементы, составляющие большую часть
живых организмов?

12.

Неорганические вещества
клетки: ВОДА
• Вода и её роль в клетке
• Все живые организмы в своём составе содержат воду в
разном количестве.
• Так например:
• в костной ткани ---------- 20%
• в жировой ткани ---------- 40%
• в мозге ---------------------- 85%
• в сухих семенах ---------- 15%
• в теле медузы ------------- 95%
• в плодах огурцов --------- 95%
• в корнях огурцов --------- 60%

13.

Вода и её роль в клетке
• Причины разного количества воды в разных
тканях различные. Одна из причин - разная
скорость или интенсивность обменных
процессов. Например:
• в эмбрионах -------------- 95%
• в молодом организме ---- 80%
• в стареющем организме –60%
• Без воды человек может прожить 5-6 дней (max 14
дней).
• Другие животные дольше, верблюд в активном
состоянии, спячка (зимняя, летняя) анабиоз,
покой у семян, спора, циста.

14.

Вода и её роль в клетке
• Молекула воды – диполь
• Молекула воды электронейтральна, но
электрический заряд в молекуле расположен
не равномерно.
• Молекулы воды особым образом
ориентируются в электрическом поле
способны присоединятся к различным
молекулам или участкам молекул образую так
называемые гидраты.
• Между молекулами воды могут
образовываться водородные связи.

15.

Диполь – Н2О

16.

Диполь – Н2О

17.

Водородные связи

18.

Форма кластера удерживается за счёт
взаимного притяжения друг к другу молекул,
имеющих положительно и отрицательно
заряженные полюса.

19.

20.

Водородные связи

21.

Водородные связи

22.

Свойства воды:
•малые размеры молекулы;
•полярность молекул;
•способность образовывать водородные связи друг с другом.

23.

• В клетках и тканях различают две
формы воды - свободную и
связанную.
Свободная обладает достаточной
подвижностью и участвует в основном
в транспорте веществ в организме.
Связанная может формировать
гидратные оболочки ионов и молекул,
образовывать коллоидные
растворы белков, капиллярно
связываться со стенками сосудов.

24.

Функции воды:
• Вода хороший растворитель для полярных
веществ.
• Если энергия притяжения молекул воды, к
молекулам какого-либо вещества выше,чем
энергия притяжения между молекулами воды,
то вещество растворяется.

25.

• В зависимости от этого различают
вещества:
(греч. Hidro - вода,
philio – люблю, phobos боязнь).
• Водорастворимые, гидрофильные –
соли, щёлочи, кислоты
• Водонерастворимые, гидрофобные –
жироподобные вещества, каучук
• и амфифильные – фосфолипиды.
Из них построена клеточная мембрана.

26.

• Вода – хороший
растворитель
для полярных
веществ.

27.

• Неполярные вещества,
а так же неполярные участки молекул
гидрофобны,
то есть отталкивают воду, и в её
присутствии притягиваются друг к
другу.
• Такие взаимодействия обеспечивают
стабильность мембран.

28.

• Вода служит средой для
транспорта различных веществ.
• Вода участник многих реакций в
организме, такие реакции
называются реакциями гидролиза
lisis – греч. - расщепление.
• Расщепление белков, углеводов.
Фотолиз воды при фотосинтезе.

29.

• Вода обладает большой теплоёмкостью и
теплопроводностью (?)
• В водоёмах суточные и годовые колебания
температур меньше, и идут с меньшей
скоростью.
• При испарении воды расходуется большое
количество тепла - терморегуляция животных и
растений.
• Вода играет роль в осмотическом поступлении
веществ в клетку и в организм и в поддержании
тургора.
• В суставах вода - смазка.
• Лёд защищает водоёмы от промерзания.
• Вода среда обитания животных и растений.

30.

31.

• Поверхностное натяжение: обеспечивает
движение воды по капиллярам
организмов;
• Плотность льда меньше плотности
воды: он не тонет, и водоёмы
промерзают сверху вниз (в противном
случае реки и озера холодных и
умеренных поясов промёрзли бы за
зиму насквозь);
• Необходимый компонент
метаболических реакций (фотосинтез,
гидролиз);

32.

Минеральные соли
• Минеральные соли в организме могут
находиться:
• Либо в виде ионов, например:
• катионы – NH3+; К+; Na+; Mg2+; Са2+
• анионы – НРО42-; Н2РО4-; Сl-; НСО2-;
• либо в виде нерастворимых соединений зубы, кости, раковины моллюсков.

33.

Роль солей в живых
организмах
Поддержание т.н. трансмембранного потенциала.
В частности концентрация К+ внутри клетки
очень высокая, а Nа+ низкая.
В окружающей среде картина обратная. Это
поддерживается благодаря работе Nа-Кнасоса, который работает с зат рат ами энергии
(АТФ). Разность потенциалов обуславливает
такие важные процессы, как передача
возбуждения по нерву или мышце.
Пока клетка жива в ней постоянно
поддерживается мембранный потенциал (40мВт)

34.

От наличия анионов
НРО42-; Н2РО4-; НСО2 зависят буферные
свойства биологических сред.
Буферность это способность
поддерживать кислотность (рН)
растворов на одном уровне, при
добавлении кислот или щелочей.
(Нейтральная рН 6,9-7,4
для крови рН = 7,4)

35.

Осмос
• От наличия солей зависят
осмотические свойства
клетки.
• Рис. «Осмос через
полупроницаемую
мембрану»
Частицы растворителя
(синие) способны
пересекать мембрану,
частицы растворённого
вещества (красные) — нет.

36.

• Мембрана клетки полупроницаема,
т. е. проницаема для воды и
непроницаема для многих ионов и
других гидрофильных веществ.
• Если концентрация солей в клетке
будет высокой, то вода будет
поступать внутрь клетка, обеспечивая
тургорное давление.

37.

• Тургорное давление (лат. turgor —
набухание)— внутреннее давление,
которое развивается в растительной
клетке, когда в нее в результате
осмоса входит вода и цитоплазма
прижимается к клеточной стенке; это
давление препятствует дальнейшему
проникновению воды в клетку.

38.

• Катионы Mg2+; Са2+ являются
активаторами ферментов.
• Остатки фосфорной и серной кислот
участвуют в реакциях
фосфорилирования и
сульфатирования.
• Соляная кислота (НCl) создаёт кислую
среду в желудке. Для чего?

39.

Функции некоторых ионов в клетке
• Na+, K+
передача возбуждения по нерву или
мышце.
• Ca+2, Mg+2
активизируют ферменты
• Н2РО4-, НРО42изменяют активность ферментов
• HSO4-, SO42выводят нерастворимые в воде
чужеродные вещества